Kvantifisering av antistoff avhengige forsterkning av Zika viruset i primære menneskelige celler
Summary
Vi beskriver en metode for å vurdere effekten av eksisterende immunitet mot dengue virus på Zika virusinfeksjon med humant serum, primære menneskelige celler, og infeksjon kvantifisering av kvantitative sanntid polymerasekjedereaksjons.
Abstract
Den nylige framveksten av flavivirus Zika og nevrologiske komplikasjoner, som Guillain-Barrés syndrom og microcephaly hos spedbarn, har brakt alvorlige offentlig sikkerhet bekymringer. Blant risikofaktorer utgjør antistoff avhengige ekstrautstyr (ADE) den viktigste trusselen, siste nytt fremveksten av Zika viruset (ZIKV) er primært i områder der befolkningen har blitt utsatt, og er i en tilstand av pre immunitet til andre nært beslektede flaviviruses, spesielt dengue virus (DENV). Her beskriver vi en protokoll for å kvantifisere effekten av humant serum antistoffer mot DENV på ZIKV infeksjon i primære menneskelige celler eller linjer.
Introduction
Blant de mygg-borne virale sykdommene er Zika infeksjon en av de mest klinisk viktige1. Infeksjonen forårsakes av flavivirus ZIKV som oftest bruker Aedes aegypti som sin primære vektor1,2. Men finnes det studier som har rapportert Aedes albopictus som en primær vektor i noen ZIKV utbrudd3. Men infeksjonen er asymptomatisk i mange tilfeller, er de vanligste symptomene feber, hodepine og muskel smerter2. Det er ingen kur eller vaksine tilgjengelig for ZIKV infeksjon og behandling tilgjengelig er mest støttende. Nylige utbrudd av ZIKV i Sør-Amerika førte til alvorlige tilfeller av sykdommen og en ca 20-fold økning i neurodevelopmental uorden i fostre kalt microcephaly2. Sør-Amerika er et område som er endemisk til flere arboviruses som DENV og West Nile virus, er det avgjørende å undersøke om tidligere immunitet mot andre flavivirus(es) spiller en rolle i alvorlighetsgraden av ZIKV infeksjoner og sykdom.
Gjennom tidene har virus utviklet seg ulike strategier for å øke sjansen infectivity for å overta verten celle maskiner og undertrykke antiviral svaret. En av de mest fascinerende av alt er bruk av vert pre immun antistoffer av virus å forbedre deres replikering med fenomenet ADE4. ADE over alle fire serotyper av DENV har vært godt studert og bevist å øke viral titers og sykdom utfallet5,6,7. I en tidligere i vitro studie, har vi vist betydelig forbedring av ZIKV replikering på grunn av eksisterende DENV immunitet i primære menneskelige immunceller8. Vi også demonstrert en relevant i vitro metode for å kvantifisere evnen til å DENV eksisterende antistoffer til å forbedre ZIKV replikering i primære celler.
Protokollen som vi har utviklet bruker koagulasjon som testes for DENV nøytralisering i TCID-50 eller plakk reduksjon nøytralisering test (PRNT) søk, sammen med ZIKV i biologisk relevante celler eller celler avledet fra vev som ZIKV kan infisere.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kryssreaktivitet av DENV antistoffer fører til ADE av andre DENV serotyper har hindret utviklingen av en effektiv vaksine11. ZIKV tilhører samme familie, Flaviviridae, og har en betydelig homologi med andre flaviviruses, spesielt DENV12. Hovedmålet for nøytralisere antistoffer for både ZIKV og DENV er konvolutt protein, som deler en svært høy strukturelle og kvartær sekvens homologi mellom de to virus13,14<s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble sjenerøst støttet av 1R21AI129881-01 (til T.M.C.), oppstart midler fra nasjonale nye smittsomme sykdommer laboratorier og Boston University School of Medicine.
Materials
| Fetal Bovine Serum | GEMINI | 100-106 | |
| iCycler | BioRad | 785BR02188 | Model No. CFX96 Optics Module |
| Microfuge 18 Centrifuge | Beckman Coulter | 367160 | |
| Nanodrop-1000 | Thermoscientific | 1072 | |
| Quantifast SYBR-One step RT-PCR kit | Qiagen | 204154 | Used for 1 step RT-qPCR |
| RNeasy RNA Isolation Kit | Qiagen | 74106 | Used for RNA extraction |
| RPMI-medium | Gibco | 11875093 |
References
- Hayes, E. B. Zika virus outside Africa. Emerging Infectious Diseases. 15, 1347-1350 (2009).
- Grard, G., et al. Zika virus in Gabon (Central Africa) – 2007: a new threat from Aedes albopictus. PLoS Neglected Tropical Diseases. 8 (2), 2681 (2014).
- Fauci, A. S., Morens, D. M. Zika Virus in the Americas–Yet Another Arbovirus Threat. New England Journal of Medicine. 374 (7), 601-604 (2016).
- Hawkes, R. A. Enhancement of the Infectivity of Arboviruses by Specific Antisera Produced in Domestic Fowls. Australian Journal of Experimental Biology and Medical Science. 42, 465-482 (1964).
- Musso, D., Gubler, D. J. Zika Virus. Clinical Microbiology Reviews. 29 (3), 487-524 (2016).
- Vaughn, D. W., et al. Dengue viremia titer, antibody response pattern, and virus serotype correlate with disease severity. The Journal of Infectious Diseases. 181 (1), 2-9 (2000).
- Khandia, R., et al. Modulation of Dengue/Zika Virus Pathogenicity by Antibody-Dependent Enhancement and Strategies to Protect Against Enhancement in Zika Virus Infection. Frontiers of Immunology. 9, 597 (2018).
- Londono-Renteria, B., et al. A relevant in vitro human model for the study of Zika virus antibody-dependent enhancement. Journal of General Virology. 98 (7), 1702-1712 (2017).
- Ganger, M. T., Dietz, G. D., Ewing, S. J. A common base method for analysis of qPCR data and the application of simple blocking in qPCR experiments. BMC Bioinformatics. 18 (1), 534 (2017).
- Renn, L. A., et al. High-throughput quantitative real-time RT-PCR assay for determining expression profiles of types I and III interferon subtypes. Journal of Visualized Experiments. (97), e52650 (2015).
- McArthur, M. A., et al. Dengue vaccines: recent developments, ongoing challenges and current candidates. Expert Review of Vaccines. 12 (8), 933-953 (2013).
- Priyamvada, L., et al. Humoral cross-reactivity between Zika and dengue viruses: implications for protection and pathology. Emerging Microbes and Infections. 6 (5), 33 (2017).
- Dai, L., et al. Molecular basis of antibody-mediated neutralization and protection against flavivirus. IUBMB Life. 68 (10), 783-791 (2016).
- Dai, L., et al. Structures of the Zika Virus Envelope Protein and Its Complex with a Flavivirus Broadly Protective Antibody. Cell Host & Microbe. 19 (5), 696-704 (2016).
- Sirohi, D., et al. The 3.8 A resolution cryo-EM structure of Zika virus. Science. 352 (6284), 467-470 (2016).
- George, J., et al. Prior Exposure to Zika Virus Significantly Enhances Peak Dengue-2 Viremia in Rhesus Macaques. Scientific Reports. 7 (1), 10498 (2017).
- Morens, D. M., Halstead, S. B. Measurement of antibody-dependent infection enhancement of four dengue virus serotypes by monoclonal and polyclonal antibodies. Journal of General Virology. 71, 2909-2914 (1990).
- Dejnirattisai, W., et al. Cross-reacting antibodies enhance dengue virus infection in humans. Science. 328 (5979), 745-748 (2010).
- Priyamvada, L., et al. Human antibody responses after dengue virus infection are highly cross-reactive to Zika virus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (28), 7852-7857 (2016).
- Charles, A. S., Christofferson, R. C. Utility of a Dengue-Derived Monoclonal Antibody to Enhance Zika Infection In Vitro. PLoS Currents. 8, (2016).
- Swanstrom, J. A., et al. Dengue Virus Envelope Dimer Epitope Monoclonal Antibodies Isolated from Dengue Patients Are Protective against Zika Virus. MBio. 7 (4), (2016).
